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World File Search System量子钟
每日防务时事 2025 年 1 月 4 日
量子钟被称为改进情报、监视和侦察的一次飞跃，因为它减少了对 GPS 技术的依赖，而 GPS 技术很容易被对手破坏和阻断。• 据称，该时钟的精度非常高，误差不会超过 1
非定域时钟中广义相对论时间膨胀的通用量子修改
相对论通过世界线将每个运动物体与一个固有时联系起来。然而在量子理论中，这种明确定义的轨迹是被禁止的。在介绍量子钟的一般特征之后，我们证明，在弱场、低速极限下，当运动状态为经典（即高斯）时，所有“良好”量子钟都会经历广义相对论所规定的时间膨胀。另一方面，对于非经典运动状态，我们发现量子干涉效应可能导致固有时与时钟测量的时间之间出现显著差异。这种差异的普遍性意味着它不仅仅是一个系统误差，而是对固有时本身的量子修改。我们还展示了时钟的离域性如何导致其测量时间的不确定性增大——这是时钟时间与其质心自由度之间不可避免的纠缠的结果。我们展示了如何通过在读取时钟时间的同时测量其运动状态来恢复这种丢失的精度。
来自有限时钟参考框架的量子纠错码的连续横向门组
在介绍参考帧纠错任务 [ 1 ] 之后，我们展示如何通过使用参考帧与时钟对齐，将一组连续的阿贝尔横向逻辑门添加到任何纠错码中。据此，我们进一步探索一种绕过 Eastin 和 Knill 的无行定理的方法，该定理指出，如果局部错误是可校正的，则横向门组必须是有限阶的。我们可以通过在解码过程中引入一个小错误来做到这一点，该错误随着所用帧的维数而减小。此外，我们表明，这个误差有多小与量子钟的精确度之间存在直接关系：时钟越精确，误差越小；如果时间可以在量子力学中完美测量，则会违反无行定理。在多种参考系和误差模型的场景下研究了误差的渐近缩放。该方案还扩展到未知位置的误差，我们展示了如何通过参考系上的简单多数投票相关误差校正方案来实现这一点。在展望中，我们讨论了与 AdS/CFT 对应和 Page-Wooters 机制相关的结果。
引力场中的量子时间膨胀
根据相对论，理想时钟的读数被解释为沿着它在时空中的经典轨迹所经过的固有时。相反，量子理论允许将许多同时的轨迹与一个量子钟关联起来，每个轨迹都有适当的权重。在这里，我们研究叠加原理如何影响简单时钟（一个衰减的两能级原子）观察到的引力时间膨胀。将这样的原子置于位置叠加中使我们能够分析量子贡献对自发辐射中经典时间膨胀的表现。特别地，我们表明，在引力场中分离波包的相干叠加中制备的原子的发射率不同于这些波包的经典混合中原子的发射率，这引起了量子引力时间膨胀效应。我们证明了这种非经典效应也表现为原子内部能量的分数频率偏移，该偏移在当前原子钟的分辨率范围内。此外，我们还展示了空间相干性对原子发射光谱的影响。
量子信息处理的未来方向
量子力学定律产生了违反直觉的影响。量子信息处理器使用“量子怪异”来执行经典信息处理器无法执行的任务。量子计算机，该计算机将处理存储在原子，光学和固态系统上的信息：它们旨在使用诸如量子叠加和纠缠等反直觉效果的效果，以执行量子模拟，量子搜索，量子搜索和代码违反诸如在传统经典计算机上很难或不可能解决问题的问题。量子通信系统传输了用单个光子编码的信息：他们利用了这样一个事实，即量子测量不可避免地是随机性和破坏性的，以制定量子加密通信，其安全性由物理定律保证。量子传感器和测量设备以最大的敏感性和物理定律允许的精度运行：从磁力计到量子钟，再到高级引力干涉仪（例如LiGO），量子计量学提供了推动测量值到其最终限制所需的技术所需的技术。